【教材实验热点】03-碳酸钠和碳酸氢钠性质的研究-(解析版)

【教材实验热点】03碳酸钠和碳酸氢钠性质的研究专题03碳酸钠和碳酸氢钠性质的研究【教材实验梳理】1.与盐酸的反应(1)实验装置(2)实验操作及现象分析(3)与酸反应放出CO2的速率快慢不同的原因分析NaHCO3溶液与盐酸反应只需一步即可放出CO2气体，故放出气体的速率较快：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O。Na2CO3溶液与盐酸反应时，第一步生成NaHCO3，此时尚无气体放出：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl；第二步是生成的NaHCO3与盐酸反应放出CO2.故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入等体积等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中，前者放出气体的速率较快。2.热稳定性比较(1)实验装置A为碳酸钠，B为碳酸氢钠。(2)实验现象及结论(3)热稳定性①Na2CO3性质稳定，受热难分解。②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。【典例讲解】1．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，具体情况如图所示。(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示实验，能够达到实验目的的是________(填装置序号)，写出该实验中能确定粉末是NaHCO3的两点现象____________________________________________。(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，写出共同发生的反应的化学方程式(若为离子反应，则写离子方程式)：_____________________________________、______________________________________。(3)若用实验Ⅳ确定NaHCO3比Na2CO3易分解，则试管B中装入的固体是____________(填化学式)，原因是____________________________________________________________________________________。【及时巩固】2．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是A．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3C．相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3D．等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO33．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W0g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理(除W0外)的是()选项实验方法实验方案测量数据A滴定法将样品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定消耗盐酸的体积B量气法将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收碱石灰增重C重量法样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸减轻的质量D量气法将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气排水体积A．A B．B C．C D．D4．Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐，它们广泛应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中，不正确的是（

）A．小苏打能中和胃酸，对胃壁不产生强烈刺激或腐蚀作用，可用于治疗胃酸过多症，但不适合胃溃疡病人B．NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸，并且产生二氧化碳气体，可用于做馒头C．可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液D．往Na2CO3饱和溶液中通入CO2气体，可获得NaHCO3沉淀5．为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是A．①、②、③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰B．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止C．若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大D．实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气6．“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置（部分夹持装置省略）如下：下列叙述错误的是A．实验时先点燃装置①的酒精灯，过一段时间后再打开装置③中分液漏斗的旋塞B．装置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的NH3C．向步骤Ⅰ所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可析出NH4ClD．用装置④加热碳酸氢钠可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环使用7．某实验小组欲探究Na2CO3和NaHCO3的性质,发现实验室里盛放两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是,他们先对固体A、B进行鉴别,再通过实验进行性质探究。(1)分别加热固体A、B,发现固体A受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A受热分解的化学方程式为_____。(2)称取两种固体各2g,分别加入两个小烧杯中,再各加10mL蒸馏水,振荡,测量温度变化；待固体充分溶解,恢复至室温,向所得溶液中各滴入2滴酚酞溶液。①发现Na2CO3固体完全溶解,而NaHCO3固体有剩余,由此得出结论_________________。②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。其中,属于盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象的是______(填字母序号)。a.溶液温度下降

b.溶液温度升高

c.滴入酚酞后呈浅红色

d.滴入酚酞后呈红色(3)如图所示,在气密性良好的装置Ⅰ和Ⅱ中分别放入药品,将气球内的固体同时倒入试管中。①两试管中均产生气体,__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的反应程度更为剧烈。②反应结束后,气球均有膨胀,恢复至室温,下列说法正确的是__________。a.装置Ⅰ的气球体积较大b.装置Ⅱ的气球体积较大c.生成气体的体积根据盐酸计算d.生成气体的体积根据固体计算(4)同学们将两种固体分别配制成0.5mol·L-1的溶液,设计如下方案并对反应现象作出预测:实验方案预测现象预测依据操作1:向2mLNa2CO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液有白色沉淀Na2CO3溶液中的CO32—浓度较大,能与CaCl2发生反应______________(写离子方程式)操作2:向2mLNaHCO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液无白色沉淀NaHCO3溶液中的CO32—浓度很小,不能与CaCl2反应实际实验后,发现操作2的现象与预测有差异:产生白色沉淀和气体。则该条件下,NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的离子方程式为_______________________________。8．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验，请你参与并完成对有关问题的解答。(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。实验时稀硫酸是与样品中的__________(填“Na2CO3”或"NaCl”)发生反应。仪器b的名称是_____________。洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是__________________________________________。(2)乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品(为mg；已测得)和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的________上升，则装置气密性良好。②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的___________(填“体积”或“质量”)。(3)丙同学用下图所示方法和步骤实验：①操作I涉及的实验名称有___________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、____________。②丙测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为___________________________。参考答案：1．

Ⅱ

气球膨胀较大；产生气泡较剧烈

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O

NaHCO3

B试管中的温度低于A试管中的温度【分析】(1)图Ⅰ、Ⅱ(盐酸足量且固体质量相同)所示实验中，图Ⅰ中盐酸和碳酸氢钠、碳酸钠都会反应生成二氧化碳，都能使澄清的石灰水变浑浊，故无法鉴别，图Ⅱ中碳酸钠和碳酸氢钠分别与盐酸反应速度不同，碳酸钠与盐酸先生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与盐酸反应释放二氧化碳气体，况且碳酸钠和碳酸氢钠的质量相同，产生气体的质量也不同，故可以通过气球的变化鉴别碳酸钠和碳酸氢钠；(2)图Ⅲ、Ⅳ利用碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性的不同鉴别，碳酸氢钠不稳定，加热易分解，Ⅳ中NaHCO3放在B试管中，温度低于A试管，根据澄清石灰水是否变浑浊判断出碳酸氢钠；【详解】(1)Na2CO3、NaHCO3固体与盐酸均能反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体，故实验Ⅰ不能鉴别Na2CO3与NaHCO3。等质量的Na2CO3和NaHCO3与过量盐酸反应时，NaHCO3与盐酸反应更剧烈且产生气体的量更多，故气球膨胀较大；产生气泡较剧烈，故实验Ⅱ可以鉴别；(2)NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不分解，加热法鉴别时共同的反应为NaHCO3的分解反应和CO2与Ca(OH)2生成沉淀的反应，反应的化学方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O离子方程式为：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O；(3)小试管B内的温度比大试管A内的温度低，只有将NaHCO3置于B中才能证明NaHCO3更易分解。2．B【详解】A．NaHCO3受热分解，而Na2CO3受热不分解，故热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3，A正确；B．与同浓度盐酸反应NaHCO3更剧烈，故产生二氧化碳的速率：NaHCO3>Na2CO3，B错误；C．相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3，C正确；D．由于多元弱酸根碳酸根的一级水解远大于二级水解，碳酸钠与碳酸氢钠水解显碱性，故等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3，D正确；故答案为：B。3．A【详解】A．用酚酞作指示剂，发生Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，根据HCl的物质的量可确定Na2CO3的含量，故A正确；B．CO2中含有水蒸气，碱石灰吸收水蒸气，导致结果偏大，故B错误；C．CO2挥发带出水蒸气，溶液质量减少，所以导致结果偏大，故C错误；D．CO2能溶于水，不能用排水法收集，可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集，故D错误；故选A。4．C【详解】A.小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，反应的化学方程式为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，患胃溃疡的病人，为防止胃壁穿孔，不能服用小苏打来治疗，因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部气胀，易造成胃穿孔，故A正确，不符合题意；B.NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多空，故B正确，不符合题意；C.Na2CO3和NaHCO3溶液都与澄清石灰水反应生成碳酸钙，所以不能用澄清石灰水来鉴别，故C错误，符合题意；D.Na2CO3比NaHCO3易溶于水，所以在饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体可得到NaHCO3沉淀，故D正确，不符合题意。故选C。5．C【详解】A、装置①用于吸收空气中的二氧化碳和水，可以使用碱石灰；装置②吸收Na2CO3•10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；装置③吸收碳酸氢钠分解生成的二氧化碳，可以用碱石灰，选项A正确；B、实验前必须将装置中的水蒸气和二氧化碳赶走，避免影响测定结果；硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止，选项B正确；C、若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则m（H2O）增加，使Na2CO3•10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，选项C错误；D、实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气，选项D正确。答案选C。【点睛】该本题综合考查元素化合物性质、测定混合物中各成分的质量分数，解题时必须结合实验装置和物质的性质进行综合分析，综合考查学生实验能力和分析能力，注意把握物质的性质以及实验原理。易错点为：将混合物加热会产生H2O（g）、CO2等气体，应在②、③中分别吸收，由干燥剂的性质知应先吸收水，再吸收二氧化碳，即③中的干燥剂吸水后不能吸收CO2。6．D【分析】侯氏制碱法中，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，氨气极易溶于水，二氧化碳能溶于水，所以应先通入氨气，通氨气时要防止倒吸，导管不能插入液面以下，碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出碳酸氢钠晶体，过滤后的母液中含有氯化铵，在母液中通入氨气可以增大溶液中铵根离子的浓度，使NH4Cl以晶体的形式析出。【详解】A.因为氨气极易溶于水，而二氧化碳在水中溶解度非常小，所以应该先通入氨气，故不选A；B.过量氨气扩散到空气中会造成污染，所以要进行尾气吸收，2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4，故不选B；C.过滤碳酸氢钠晶体后，母液中含有氯化铵，在母液中通入氨气可以增大溶液中铵根离子的浓度，使NH4Cl以晶体的形式析出，故不选C；D.固体加热不可用烧杯，也实现不了二氧化碳循环利用，故选D；答案：D【点睛】本题主要考查“侯氏制碱法”的反应原理，解答本题需明确制碱的原理。7．

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

同温度下，Na2CO3比NaHCO3易溶于水

b、d

Ⅰ

a、c

Ca2++CO32—=CaCO3↓

Ca2++2HCO32—=CaCO3↓+CO2↑+H2O【详解】（1）Na2CO3稳定，受热不分解，而NaHCO3不稳定，受热分解。反应的方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。（2）在相同的温度下，在相同质量的水中加入相等质量的Na2CO3与NaHCO3。结果发现Na2CO3固体完全溶解，而NaHCO3固体有剩余说明在相同的温度下Na2CO3比NaHCO3更容易溶解于水中。②盛放Na2CO3的烧杯中出现的现象是加水溶解放出热量使溶液的温度升高，滴加酚酞试液后溶液变为红色，说明溶液显碱性。所以正确选项为bd。（3）①两试管中均产生气体，Ⅰ中产生气体更快，所以Ⅰ的反应程度更为剧烈。发生的反应为：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，n(NaHCO3)：n(HCl)＝1:1，n(NaHCO3)＝1/84mol=0.012mol＞n(HCl)=0.003mol,所以放出的气体体积按照盐酸来计算。Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，n(Na2CO3)：n(HCl)=1:2；n(Na2CO3)=1/106mol=0.009mol＞2n(HCl)。所以放出的气体的体积按照盐酸来计算。因为碳酸钠与盐酸反应分步进行，第一步产生碳酸氢钠和氯化钠，没有气体，第二步才放出气体，并且与Na2CO3和NaHCO3分别加入的盐酸的体积相等，所以放出气体的体积NaHCO3多。因此正确选项为ac。（4）Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应的离子方程式为：Ca2++CO32-=CaCO3↓，向2mLNaHCO3溶液中滴加1mL0.5mol·L-1CaCl2溶液，产生白色沉淀和气体。该条件下，NaHCO3溶液与CaCl2溶液反应的离子